美国西电公司在很早之前就生产了许多不同类型的真空管,而300B还是较後期的产品呢,其实大多数的真空管都是为了军事或通讯的用途而设计的,很少是专门为了音响用途而设计,西电公司自然也不例外。
但是300B却是专门为了音响用途而设计,为什麼呢?因为在一次世界大战之後,军事需求的真空管大幅降低,许多真空管制造厂甚至於把厂都收掉了,但是WE却在此时为了「音响用途」而开发真空管。
为什麼呢?因为WE公司早有计划专门为了电影音响用扩大机而开发真空管,於1930年开发出300A的真空管,但是当时并没有马上使用,一直到1934年才把300A使用於他们的扩大机「WE -1068」有声电影放音系统中,系统中的扩大机编号「WE-86」,虽然这台WE-86扩大机的输出功率只有8W,但却是采用推挽放大方式的设计,主要的原因是300A的输出功率太小,必需要用推挽电路才能输出8W的功率。但是到了後来,西电又推出一款「WE-91」的扩大机,就已经改用单管的设计,这台WE-91的扩大机虽然只用了一支300A做单端的输出,但却把屏极电压提高,使得输出能与「WE-86」双管推挽式的8W相同。
为什麼西电公司會提高电压来设计他们的WE-91,而以前的WE-86却不用较高的电压呢﹖
原因就是刚才提到的,因为西电公司原来是专门设计军事用途的真空管制造公司,所生产的真空管必须要能耐长时间使用而性能不变,稳定性的要求特高。为了达到这个目的,除了制造时要求特别严格之外,使用的屏极电压也比额定电压值要低很多,这样才能经久耐用,直到300A使用好几年之後,他们发现这300A的真空管果然经久耐用,许多年之後的性能都能保持不变,1936年将300A的屏耗由30W加大到40W,这样才在他们的「WE- 91」扩大机中,把300A的屏极电压升高,使其输出功率增大,发现仍然还是很耐用,可见当时的规格是非常保守的。
到了1937年变更40W屏耗的300A改名为300B,300A最早期设计的原型管,屏极电压值为300V,後经过长期的使用之後发现稳定性没有问题,第次变更为400V,而第三次再加高到450V。
除了电影用途之外,300B也曾被NASA大量做为军用机的电源稳压之用。
要知WE公司所开发的300B是WE专为有声电影放音系统而设计的,在当时,WE是美国最大的电影器材制造商,他们的扩大机只租给电影院,因此市面上也是买不到300B的扩大机,更不要说是300B真空管了,也因此可想现在的人多麼的幸福,最早是日本人寻找报废的300B来装扩大机,当然这些报废的300B中不乏一些库存新品,因此300B是可遇不可求的,也因此除了日本的少部份音响玩家之外,世界上很少有人用300B来装扩大机,更不要说是音响厂家用300B来生产他们的扩大机了。
直到1989年大陆开始生产300B,这是英国PM公司的Peter跑到大陆向大陆订做的,後来大陆也自己生产300B的真空管贩卖,自此之後,世界各真空管厂家纷纷采用300B来设计扩大机,到现在为止,生产300B的厂牌至少超过十家以上。
超级电压放大管5842/WE417A
几十年的音响生涯,我自己装过不计其数的扩大机,而听过与看过的扩大机,不论是进口的或是原装的(国产品才能称为「原装」不是吗﹖)更是不计其数,可能比世上任何一位扩大机设计者都还要多,当然经验比他们都丰富多了。
从经验中,我觉得一台扩大机不管电路设计有多好,或是使用的真空管特性有多好,但最重要的却是真空管的厂牌,虽然在理论上,同样编号的真空管特性都一样,但是实际上的声音却是不一样,而且差别却是极大的。所以我除了要挑选真空管之外,还要挑选真空管的厂牌,这是我设计扩大机与其他设计者最大不同之处。
当然,要设计一台无负回授的扩大机,还是先要挑选频率响应够宽的真空管,因为无负回授扩大机的频率响应不是靠负回授来获得的,而是要挑选本身频率响应就够宽的真空管。
因此我设计这台扩大机的驱动级与输入级,第一要件就是要挑选屏内阻低的真空管,因为屏内阻愈低,频率响应就愈宽。
要挑那一型真空管呢﹖
且让我们先来分析一下音响界最常用的电压放大管,以及它们的屏内阻:
真空管最常用的电压放大三极管是ECC83/12AX7,这支管子的屏内阻高达62,500Ω(裸特性的频率响应非常窄),如果不用大量负回授的话,简直无法用於无负回授式的扩大机上。
与ECC83/12AX7类似的中型电压放大管是6SL7,屏内阻44,000Ω,裸特性的频宽也不高。
ECC81/12AT7的屏内阻比较低,约10,000Ω左右,裸特性的频宽尚可。
ECC82/12AU7也常拿来当做驱动管用,屏内阻较低,为6,700Ω,裸特性的频宽还不错。
与ECC82/12AU7类似的真空管有6FQ7、6CG7、12BH7等,前两者屏内阻为7,700Ω,後者的屏内阻较低一点,约5,300Ω。另一支与ECC82/12AU7相当的中型电压放大管是6SN7,屏内阻是7,700Ω,裸特性的频宽都还不错。
还有更低的吗﹖有,最近期较为流行的ECC88/6DJ8,屏内阻就低多了,约2,640Ω左右(这也是为什麼近期真空管扩大机将ECC83/12AX7都改用ECC88/6DJ8的原因)。
还有一支真空管就是日本最近在业馀界常用的6463,屏内阻3,850Ω。
另外一支真空管不可不提,就是5687这支双三极管,最近也有一些厂牌的扩大机使用,屏内阻只有2,000Ω左右。
还有更低的吗﹖有,我就翻遍RCA与GE的真空管手册,把所有可用的电压放大管的规格都看了一遍,并列表记录下来,结果找到一支的真空管内阻更低,只有1,800Ω,就是5842。
另外二支真空管的屏内阻也非常低,一支是E188CC/7119/7004的 1,750Ω与E288CC/8223的1,400Ω。
把所有真空管都查遍後,就要来决定我要用那一型真空管了,屏内阻最低的是E288CC/8223,与E188CC/7119/7004。
看了上面各真空管的特性之後,我选中了5842的真空管,原因有二:一是5842是单三极管,而其他的都是双三极管,要知两支三极管装在同一个玻璃管内的双三极管,一定會有相互干扰作用的,今天既然找到单三极管,就当然用单三极管了。二是5842还有WE的管子,就是WE417A,WE真空管的声音当然好听。
那用5842/WE417A来做驱动管好呢﹖还是做输入电压放大管好﹖
看了看5842/WE417A的特性,我决定驱动级与输入级都用5842/WE417A,而且我还决定只用一级放大,也就是驱动级与输入级都在一级内。
5842的特性规格
5842的特性规格与WE417A很类似,其中资料最齐全的是Raytheon的5842WA,因此我们即以Raytheon的5842WA说明之。
5842是一支较小型的"MT"管,所谓的MT管就是"Miniature Tube"的意思,像ECC81、ECC82、ECC83、12BH7、6FQ7.....等都属之,但5842的管子更小,不是体形的小,而是这支5842/WE417A的管子特别短,短就代表了里面的材料小,振动当然也就小,站在「音响卫生学」的立场而言,是很「卫生」的,5842/WE417A玻璃管的高度只有3.8公分左右,真是小巧可爱。
其接脚图如图一,由图种我们可以见到5842是一支9脚的管子,灯丝是3, 9脚,阴极6脚,栅极4,5,7,8都相连,屏极是1脚。
这支真空管的栅极非常接近阴极,因此Gm值高达25,000 mhos,是三极管中最高者,而μ值更高达45,屏内阻也只有1.8KΩ。屏内阻低,Gm值高,就表示这支真空管的输出阻抗极低,因此频率响应特别宽。
由表一中我们知道5842的縊丝电压是6.35V,电流是0.3A,最高屏极电压不得超过200V,最大屏极损耗高达4.5W。
再看5842的极间电容,屏极到阴极与灯丝的电容是0.55pf,阴极到栅极与灯丝是9.0pf,屏极到栅极与灯丝是1.75pf。
我们可以不管这支管子的极间电容问题,因为它是摆在第一级放大,前面的讯号源不是前级扩大机就是CD唱盘,要不就是电子分音器,这些讯源的输出阻抗都非常低,根本就起不了作用,更何况Cascode电路的极间电容只有一般放大的一半左右,就更不要管它什麼极间电容了。
表中的典型的操作实例为屏压150V,阴极电阻60Ω,屏流23mA,此时的屏阻是1,800Ω,Gm值25,000 mhos ,μ值是45。